Контрольно-измерительная аппаратура, применяемая при хранении цветочной продукции

· Определение интенсивности дыхания и дыхательного коэффициента цветочной продукции

Успешное хранение цветов, семян, органов вегетативного размножения цветочных растений зависит от создания и поддержания на стабильном уровне необходимой среды в хранилище: температуры, влажности, газового состава. Для правильного расчета, проектирования и эксплуатации устройств, применяемых в определенной технологии хранения, необходимо располагать информацией как об условиях, существующих в хранилище, так и о свойствах сохраняемой цветочно-декоративной продукции, поскольку от нее в значительной степени будут зависеть параметры среды. Это особенно важно, когда хранение ведется в условиях МГС, создание и поддержание которой определяются метаболическими процессами в срезке, семенах, вегетативных органах цветочных культур.

Интенсивность дыхания принадлежит к числу основных показателей, используемых при расчете газового режима в хранилище и параметров мембран, создающих модифицированную газовую среду. Концентрация кислорода и углекислого газа, которую необходимо измерять, обычно находится в диапазоне 1-10%. Целесообразно использовать самые простые приборы и методы, дающие вполне удовлетворительную точность для указанных концентраций.

Чтобы определить количество поглощенного кислорода и выделившегося углекислого газа, поступают следующим образом. Берут определенную навеску цветов (0,5 кг), выкладывают их на решетку вакуумного эксикатора и герметично закрывают крышкой. Через 16-17 ч отбирают две пробы газа на анализ содержания СО2 и О2 с помощью прибора ГХЛ (газохимическая лаборатория). Затем рассчитывают величину дыхательного коэффициента и интенсивности дыхания исходя из содержания газовых компонентов в пробе воздуха, его объема в эксикаторе, массы, времени.

Такая методика, однако, не дает представления о динамике дыхания и требует слишком много времени для проведения анализа. Для определения интенсивности дыхания и дыхательного коэффициента более удобно использовать манометрические методы. Эти методы дают возможность измерять небольшие изменения количества кислорода при высоком (несколько процентов) его содержании в среде, а тем более при концентрации этого газа, соответствующей обычному состоянию воздуха. Манометрия позволяет одновременно регистрировать газообмен кислорода и углекислого газа, что крайне важно для соблюдения технологии хранения. Кроме того, в необходимых случаях легко проследить за дыхательным газообменом. Манометрические методы обладают большой чувствительностью, у них практически нет инерционности измерений. При этом используют небольшие навески материала и изменения газового состава регистрируют за короткие промежутки времени.

Различают два класса манометрических методов: открытая манометрия, при которой давление измеряют при постоянном объеме системы, и дифференциальная, при которой объем изменяется. Наибольший интерес представляет открытая манометрия, отличающаяся простотой и надежностью.

Схема способа открытой манометрии для определения интенсивности дыхания и дыхательного коэффициента показана на рисунке 34. Манометрическое определение проводят в закрытых сосудах с цветочной продукцией, где выделяющийся в процессе дыхания углекислый газ улавливается поглотителем. В качестве последнего можно использовать раствор щелочи (20% -ный КОН) или поглотитель в твердой фазе – аскарит, размещаемый внутри сосуда в специальной емкости.

Рис.34. Манометрический способ измерения дыхания и дыхательного коэффициента:

1 – сосуд с цветочной продукцией; 2 – водяной манометр; 3 – продукция (луковицы); 4 – поглотитель углекислого газа (аскарит).

Таким способом интенсивность дыхания оценивается по потреблению кислорода, снижение парциального давления которого регистрируется манометром, так как выделившийся углекислый газ полностью поглощается. Если проводят определение интенсивности дыхания срезки или черенков, содержащих хлорофилл, то измерение необходимо вести в темноте, поскольку при фотосинтезе газообмен направлен в противоположную сторону (поглощается углекислый газ, выделяется кислород). Для этого сосуд с дышащим растительным материалом накрывают плотной светонепроницаемой тканью или черной бумагой. На показаниях манометров могут отразиться колебания температуры окружающей среды, вследствие чего всю установку помещают в камеру с постоянной температурой, например в холодильную камеру хранилища.

Связь между изменением давления, регистрируемым манометром, и количеством выделившегося (поглощенного) газа устанавливается так называемым основным уравнением манометрии по О. А. Семихатовой:

V = hA, (21)

где V – количество поглощенного или выделившегося газа, м3; h – отмеченное манометром изменение давления, обычно мм. вод. ст.; А – константа манометрического сосуда, м3/мм или м3/Па.

Константа А учитывает в пропорциональной зависимости объем газовой фазы в манометрическом сосуде в зависимости от температуры среды плюс объем жидкого состава для поглощения выделившегося газа с поправкой на коэффициент растворимости газа в жидкости. Значение константы А, кроме того, связано обратно пропорциональной зависимостью с нормальным давлением.

Для практических расчетов следует принять во внимание, что в системе СИ 1 мм вод. ст. соответствует 9,81 Па. С учетом того что хранение обычно проводят при температурах, близких к 0°С, а в качестве поглотителя выделившегося при дыхании продукции газа используют твердый аскарит, выражение для константы А можно записать в виде

A=V/Po, (22)

где Ро – нормальное давление (1 · 105 Па).

С учетом изложенного объем поглощенного (выделившегося) газа будет

V = 9,81hVг/Po, (23)

где Vг – объем газовой фазы в сосуде, м3.

Согласно соотношению (1) для интенсивности дыхания, имеем:

К = 9,81· 10–5VгΔh/mΔt. (24)

Объем газовой фазы в сосуде равен разности между объемом сосуда Vc, объемом цветочной продукции Vц и поглотителя Vп, тогда

(25)

За немногими исключениями (одревесневшие черенки, совершенно сухие семена), можно считать, что масса растительного материала в граммах равна объему вытесненного газа в миллилитрах, поскольку срезка цветов, черенки, луковицы содержат значительное количество воды.

Определение дыхательного коэффициента проводят путем сопоставления двух манометрических измерений: падения давления при поглощении кислорода h1. (см. рис.34, а) и падения давления при поглощении кислорода и выделении в отсутствие поглотителя углекислого газа Δh = h1 – h2 (рис.34, б). С учетом формулы (2) имеем:

δ = V2/V1 = h2/h1. (26)

Тогда, определяя изменение давления за счет выделения углекислого газа h2 через Δh и h1, получим

δ = (h1 – Δh)/h1 (27)

Если Δh = 0, дыхательный коэффициент равен 1, если происходит падение давления в отсутствие поглотителя (Δh > 0), δ < 1; если в отсутствие поглотителя давление повышается (Δh < 0), δ > 1.

Рассчитаем интенсивность дыхания клубнелуковиц гладиолуса сорта Оскар при температуре 5°С Согласно измерениям, оказалось, что за 15 мин давление в сосуде с 16 клубнелуковицами массой 0,615 кг понизилось на 53 мм. Объем сосуда 1,5 л, объем ванночки с аскаритом 0,1 л. Определим скорость падения давления:

В соответствии с (25) получим:

Аналогично можно рассчитать интенсивность дыхания не только клубнелуковиц (луковиц), но и черенков, срезки, семян различных цветочно-декоративных растений. Величина интенсивности дыхания может изменяться с течением времени хранения или с изменением концентрации кислорода и углекислого газа.

В необходимых случаях можно повторно измерять интенсивность дыхания и получить кривую зависимости К = f(t). Характер такой зависимости содержит важную информацию об интенсивности метаболических процессов, происходящих в хранимом материале. Как правило, интенсивность дыхания в первый период хранения повышена и подвержена некоторым вариациям, но с течением времени она стабилизируется на более низком уровне. Измеренная величина начальной интенсивности дыхания может служить основой для соответствующих расчетов.

В том же эксперименте при удалении из ванночки аскарита наблюдалось в течение такого же времени некоторое повышение давления, равное 8 мм. С учетом этого в соответствии с (27) получим величину дыхательного коэффициента:

При измерении интенсивности дыхания следует иметь в виду, что эта величина очень чувствительна к всяким механическим воздействиям на продукцию: повреждениям при неаккуратной закладке срезки или черенков в емкость для измерений, к скручиванию, складыванию или сдавливанию листьев, лепестков и т. д. Колебания температуры, влажности также могут быть источником погрешности, вследствие чего при однократном непродолжительном определении интенсивности дыхания возможно получение случайных недостоверных величин.

Определяя интенсивность дыхания в течение 1,5-2 ч, можно по характеру кривой К = f(t) судить о том, было ли повреждающее воздействие на продукцию, поскольку влияние этого воздействия обычно непродолжительно.

Кроме того, продолжительность опыта зависит от характера газообмена испытуемого материала; срезка дышит интенсивно, в то время как, например, семена имеют очень низкую интенсивность дыхания и необходимо большее время, для того чтобы в колене манометра произошло падение давления, поддающееся четкой и точной визуальной оценке. Величина этого перепада давлений зависит и от количества материала в измеряемом сосуде, его наполненности.

Для получения достоверных результатов необходимо также, чтобы скорость поглощения углекислого газа поглотителем была существенно больше скорости его выделения исследуемым объектом. Последнее условие обычно выполняется, если взять достаточное количество аскарита и равномерно распределить его в соответствующей емкости.

· Измерение водного потенциала и транспирации срезанных цветов

Декоративные качества срезанных цветов во многом определяются состоянием их лепестков, а в некоторых случаях – листьев. Внешний вид, как лепестков, так и листьев зависит от тургора в них, создание которого определяется водным потенциалом соответствующих растительных тканей, где запасы воды сосредоточены в основном в вакуолях. Вакуоль содержит значительное количество растворенных веществ, молекулы их ослабляют связь между молекулами воды, притягивая их к себе и уменьшая суммарный водный поток из клетки наружу. Концентрация растворенных в клетке веществ служит определенной мерой максимальной способности клетки поглощать воду, причем способность воды диффундировать, испаряться или поглощаться характеризуется водным потенциалом. Условно за нулевой потенциал принимают потенциал чистой воды при стандартных температурах и давлении и измеряют разность энергии молекул воды, находящихся в разных условиях. Чем ниже энергия молекул воды, тем ниже соответствующий водный потенциал. Поскольку нулевой потенциал имеет чистая вода, то с увеличением концентрации растворенных веществ потенциал снижается, становясь все более отрицательным. Молекулы воды перемещаются в направлении от более высокого к более низкому потенциалу, чем и объясняются осмотические явления водного режима растений. В водном потенциале выделяют составляющую, которую характеризует только присутствие растворенного вещества – так называемый осмотический потенциал. Он связан линейной зависимостью с концентрацией растворенного вещества. Моляльный раствор, содержащий 1 моль (грамм-молекулу) некоторого недиссоциируемого вещества (например, сахарозы), обладает остомотическим потенциалом 22,7 бар. Менее концентрированные растворы отличаются и меньшими значениями отрицательного потенциала. В любой момент времени водный потенциал клетки определяется разностью потенциалов давления (со стороны стенок) и осмотического потенциала. В дистиллированной воде клетка поглощает воду до тех пор, пока потенциалы давления и осмотический не сравняются.

Зная величину водного потенциала данной клетки, можно судить о том, как она будет вести себя по отношению к тому или иному раствору: поглощать из него воду или отдавать ее. На этом основан метод определения водного потенциала клетки путем погружения ее в ряд растворов сахарозы с постепенно возрастающей концентрацией. Водный потенциал того раствора, в котором не происходит изменения объема (или массы) клеток, будет равен величине клеточного потенциала.

Для быстрого определения водного потенциала срезки цветов, побегов, листьев или лепестков используют так называемую бомбу для измерения отрицательного давления (Гэлстон, 1983). При перерезке цветоноса или стебля натяжение воды в ксилеме устраняется и водный потенциал ксилемы, содержащий почти чистую воду (концентрация растворенных веществ невелика), падает практически до нуля. Клетки цветоноса, находившиеся в равновесии с ксилемой, поглощают дополнительное количество воды. За счет происходящего всасывания раствор, заполняющий сосуды ксилемы, несколько втягивается внутрь, отступая от краев среза.

Побег или цветонос помещают в толстостенный контейнер – бомбу, закрепляя его так, чтобы место срезки находилось снаружи и было доступно наблюдению (рис.35). К бомбе присоединяют баллон со сжатым газом (обычно азотом) и постепенно повышают давление внутри нее, наблюдая за местом среза. Это внешнее давление вызывает увеличение потенциала давления клеток побега, приводящее к выдавливанию поглощенной воды назад в ксилему. Следя за этим процессом, отмечают момент, когда раствор, заполняющий сосуды ксилемы, появится на поверхности среза. Давление внутри бомбы в этот момент равно по величине, но противоположно по знаку давлению в ксилеме до перерезки стебля. Если бы сосуды ксилемы были заполнены абсолютно чистой водой, то измеренное давление точно соответствовало бы величине водного потенциала, но ксилемный сок содержит растворенные соли, концентрации которых, впрочем, невелика, в связи с чем невелика и соответствующая поправка.

Рис.35. Бомба для измерения водного потенциала:

1 – корпус; 2 – побег; 3 – пробка; 4 – манометр

Этот метод позволяет легко и просто проводить измерении и сопоставительный анализ длительности жизни цветов в вазе, основываясь на измерении водного потенциала как срезки в целом, так и отдельных ее элементов (например, лепестков).

Принцип таких измерений был рассмотрен в главе 1.

Суммарный поток воды в растении направлен в сторону меньшего водного потенциала, который максимален в почве (или в вазе со срезкой цветов) и минимален в клетках эпидермиса листа или лепестка. Малая величина водного потенциала этих клеток связана с испарением воды, то есть с транспирацией. Скоростью удаления водяных паров с поверхности листьев при транспирации определяется интенсивность последней. Эта скорость зависит как от внешних условий, так и от свойств самого растения.

Когда воздух насыщен влагой, его водный потенциал равен нулю; чем меньше его относительная влажность, тем более отрицателен его водный потенциал. При снижении относительной влажности воздуха лишь на 1-2% водный потенциал падает очень резко. При относительной влажности 50% водный потенциал воздуха выражается отрицательной величиной – около нескольких сотен бар, в то время как в клетках листа он редко бывает ниже -20 бар. Вода из межклетников быстро диффундирует в более сухой атмосферный воздух. В солнечный день температура внутри листа может быть значительно выше, чем в окружающем воздухе, что усиливает транспирацию. Турбулентность воздуха также повышает транспирацию, так как быстрое удаление его из примыкающего к листу слоя приводит к увеличению скорости диффузии из листа в атмосферу.

Интенсивность транспирации проще всего определить, регистрируя потерю массы сосуда со срезкой, находящейся в воде. При этом сосуд должен быть герметизирован, чтобы изменения массы не были связаны с испарением непосредственно с поверхности воды. Замеряя потерю массы в течение определенного периода, можно построить кривую изменении транспирации, что весьма важно при изучении устойчивости цветов в вазе. Если уменьшение воды замеряют в единицах массы, то величина транспирации (кг/м2•с) определится следующим образом:

где m – уменьшение массы воды (кг) в течение времени t, с; S – площадь листа, м².

Если уменьшение количества воды выразить в объемных единицах (м³), то размерность транспирации изменится, м³/м² • с:

где V – объем испарившейся воды.

Интенсивность транспирации, то есть объем воды выделенной побегом в единицу времени, можно определять с помощью прибора, называемого потометром. Простейший потометр (рис.36, а) представляет собой градуированный цилиндр, заполненный водой или другим питательным раствором до определенной отметки. Срезку или побег погружают в жидкость так, чтобы листья и лепестки находились вне цилиндра. Цилиндр плотно закрывают пленкой, в отверстие которой проходит стебель, и измеряют скорость поглощения жидкости через установленные интервалы времени.

Рис.36. Потометры для измерения транспирации:

1 – побег

2 – пробка

3 – трубка

4 – резервуар

5 – кран

6 – капилляр

7 – пузырек воздуха 8 – стакан

Потометр более точной системы (рис.36, б) состоит из изогнутой трубки с отростком, который соединяется с резервуаром через кран. Резервуар служит источником воды для заполнения всей системы. Срезка укрепляется в вертикальной трубке и герметизируется резиновой пробкой. К горизонтальной трубке подсоединяется капилляр, вдоль которого закреплена шкала с делениями. Колено капиллярной трубки опущено в стакан с водой. Колено приподнимают, чтобы впустить пузырек воздуха, служащий в качестве метки, и вновь опускают в стакан. Систему полностью заполняют водой из резервуара, кран перекрывают. Если система герметизирована, вода в капиллярной трубке начинает двигаться, перемещая индикаторный пузырек вдоль шкалы. Когда пузырек доходит до конца шкалы, открывают кран, устройство заполняют водой, выпускают новый пузырек и проводят вторую серию измерений. Объем воды, выделенной побегом или срезкой в единицу времени, определяют, умножая длину пути, пройденного за это время пузырьком воздуха, на величину поперечного сечения капиллярной трубки.

· Гидравлическая проницаемость и коэффициент проницаемости срезанных цветов

Сроки жизни в вазе существенно различаются у сортов декоративных растений даже одного и того же вида, что в значительной степени связано со строением сосудов ксилемы и их устойчивостью к действию различных факторов: микрофлоре, ферментам, закупорке вследствие разложения стенок и т. д. (см. главу 1).

Важно знать гидравлические параметры проводящих сосудов и их изменения за период жизни срезки в вазе. К числу таких параметров относятся гидравлическая проницаемость (или гидравлическое сопротивление) и коэффициент проницаемости. Первая величина характеризует стебель или его участок в целом, вторая – служит мерой проницаемости его сосудистой системы.

На рисунке 37 представлено одно из простейших устройств для измерения проводимости участка стебля розы по Д. Дуркину. Водяная помпа обеспечивает разрежение около 20 мм рт. СТ. (2,7 кПа), что вызывает передвижение воды через участок стебля розы длиной 37 мм. Замеряли количество воды (V, мл), прошедшее через стебель с поперечным сечением (S, мм2) в течение 5 мин, и гидравлическую проницаемость (мл/мм2 • мин) определяли соотношением

(30)

Рис.37. Простейшее устройство для измерения гидравлической проницаемости:

1 – емкость для сбора жидкости; 2 – участок стебля; 3 – трубка; 4 – пробка; 5 – сосуд

Перепад давлений поддерживали постоянным и равным 2,7 кПа. Полученные значения проводимости изменялись от 0,9 сразу после срезки до 0,05 на четвертый день жизни в вазе. Площадь сосудов ксилемы оценивали площадью одревесневшей части поперечного сечения стебля, за исключением серединной части, лишенной сосудов. Величина, определяемая соотношением (30), служит мерой гидравлической проницаемости. Более точно последнюю можно выразить следующим образом (м3/c • Н):

(31)

где V – объем воды, м3; р – перепад давления за время t, с.

Для рассматриваемого случая проводимость участка стебля длиной 37 мм будет:

Коэффициент проницаемости связан с величиной проницаемости соотношением

К = PL, (32)

где K – коэффициент проницаемости, м4/(с • Н); L – длина участка стебля, м.

Для рассматриваемого случая К = 1,26 • 10–8 • 3,7•10 = 4,66 •10–10 м4/с•Н.

Другая, более совершенная система определения гидравлической проницаемости представлена на рисунке 38 (Sacalis, 1974). Здесь испытания проводят сразу на нескольких отрезках стебля, что дает возможность получать усредненные результаты при одном испытании. Кроме того, регулируя поднятие трубки, можно проводить испытания при различном давлении, определяемом высотой водного столба Н.

Рис.38. Определение гидравлической проницаемости нескольких отрезков стебля:

1 – сосуд

2 – трубка стабилизации напора

3 – канал

4 – черенки

5 – воронка

6 – емкость для сбора жидкости

· Измерение влажности воздуха в хранилище цветочной продукции

Влажность и температура воздуха непосредственно влияют на интенсивность транспирации срезки, интенсивность дыхании, теплообмен с окружающей средой, а, следовательно, и на сохранность цветочной продукции при сухом способе хранении срезки, а также хранении вегетативных органов и семян. Новые усовершенствованные хранилища должны быть оснащены аппаратурой контроля и регулирования микроклимата, чтобы свести к минимуму потери продукции.

Обычно содержание воды в воздухе принято характеризовать так называемой относительной влажностью, представляющей собой отношение фактической упругости водяного пара в воздухе к максимально возможной упругости водяного пара при данной температуре. Этим параметром выражается насыщенность воздуха водяным паром. В настоящее время выпускается несколько модификаций гигрометров и термогигрометров, которые пригодны для измерения влажности воздуха при хранении продукции.

Наиболее простой гигрометр основан на свойстве некоторых гигроскопических материалов изменять свои линейные пара метры при сорбции атмосферной влаги. Чувствительным элементом таких гигрометров служит обезжиренный волос или пучок волос, удлиняющихся при повышении относительной влажности воздуха, отчего эти приборы называются волосными. Широкое распространение получил волосной метеорологический гигрометр MB-1, рабочий диапазон которого соответствует 30-100% относительной влажности. Выпускается также гигрограф, рабочий элемент которого животная пленка.

Такие сорбционно-дефракционные гигрометры отличаются простотой конструкции, легко градуируются, работоспособны в широком диапазоне влажностей, характерном для хранилищ с цветочной продукцией, Стоимость их невелика. К недостаткам этих приборов относятся нестабильность работы и значительные погрешности измерений, доходящие до 7-15% измеряемой величины, причем эта погрешность наиболее велика в том диапазоне (от -3 до +3°С), который наиболее важно измерять при хранении цветочной продукции.

К числу традиционно используемых приборов для измерения влажности относятся психрометры, измерение влажности которыми основано на измерении температуры двумя термометрами – обыкновенным (сухим) и «мокрым» со смоченным водой фитилем, опущенным в небольшую емкость. Испарение с поверхности фитиля, обволакивающего конец с шарообразным утолщением, где помещается термическая жидкость (окрашенный спирт), вызывает понижение температуры тем большее, чем ниже влажность воздуха. По показаниям сухого и влажного термометров с помощью специальных психрометрических таблиц или графиков определяют относительную влажность воздуха.

На показания психрометров влияет скорость циркуляции воздуха. Поэтому аспирационные психрометры со стеклянными термометрами имеют электромотор с вентилятором, что обеспечивает стабильную скорость воздушного потока 3-4 м/с. Недостатки таких гигрометров – трудность измерения влажности даже при небольших отрицательных температурах. При температурах выше 0°С эти психрометры дают стабильные показания, отличающиеся высокой точностью измерений. Вместо стеклянных жидкостных термометров могут применяться термопары или полупроводниковые термисторы.

Существуют гигрометры, измеряющие влажность на основе определения температуры, до которой необходимо охладить не насыщенный водяным паром воздух, чтобы довести его до состояния насыщения. В этом случае точка росы определяется по началу конденсации водяного пара на плоской поверхности твердого тела, охлаждаемой в атмосфере исследуемого влажного воздуха. Этот способ в связи с развитием метода термоэлектрического охлаждения получает большое распространение. Он дает возможность дистанционных измерений в широком диапазоне температуры и влажности. Однако практическое использование таких гигрометров связано с некоторыми трудностями. Результаты измерений зависят от состояния поверхности измерительного зеркальца – осаждающаяся пыль может резко ухудшить точность определения. Кроме того, необходимо иметь охлаждающее и фиксирующее точку росы устройства.

Пьезокварцевыми сорбционными гигрометрами влажность измеряют на основе анализа измерений параметров пьезокварцевого элемента при сорбции влаги его поверхностью. Обычно таким параметром является частота колебаний пластинки пьезоэлектрического материала с нанесенным на ее поверхность влагочувствительным веществом – пленкой цеолита, связанной термообработанным полиакрилнитрилом. Для измерения влажности в хранилищах такие приборы могут применяться лишь ограниченно, так как их рабочий диапазон охватывает температуры от 5 до 35°С.

Кулонометрические гигрометры основаны на определении относительной влажности воздуха путем электролиза влаги, поглощенной специальным влагочувствительным элементом датчика. В качестве влагочувствительного материала используется фосфорный ангидрид. Приборы такого типа обладают высокой точностью измерений, но чувствительны к изменению температуры и давления, а также даже незначительному количеству примесей, реагирующих с веществом сорбента. Кулонометрические датчики не могут работать при высокой влажности, при которой возможно образование конденсата. Это делает их малопригодными для контроля влажности в хранилищах.

К числу наиболее пригодных для работы в холодильных камерах с продукцией, выделяющей влагу, относятся гигрометры, в качестве чувствительного элемента у которых применяется электрическое сопротивление, изменяющееся в зависимости от влажности (гигристор). При изменении влажности воздуха в пределах 35-100% происходит значительное изменение сопротивления гигристора, обеспечивающее высокую чувствительность гигрометра к влажности. Это дает возможность использовать простейшие мостовые схемы на переменном токе, не прибегая к усилению сигнала. Шкала прибора градуируется в процентах относительной влажности воздуха.

Серийно выпускается термогигрометр типа ТГ-70, который предназначен для измерения относительной влажности и температуры в различных помещениях сельскохозяйственного назначения, в том числе и в хранилищах. Предел измерения влажности 50-100%, температуры – от -20 до 50°С с погрешностью ±1 °С. Прибор имеет две шкалы – для влажности и для температуры. Термогигрометр может нормально работать в широком интервале давления воздуха. Измерительная схема прибора включает в себя мост переменного тока, терморезисторы ММТ-4 в качестве первичных преобразователей температуры. Конструктивно переносной термогигрометр состоит из датчика и измерительного блока, связанных кабелем. В датчике имеются первичные преобразователи влажности и температуры, расположенные в единой оправке, предохраняющей от механических воздействий, но обеспечивающей свободный доступ контролируемого воздуха.

· Измерение температуры воздуха в хранилище цветочной продукции

Для регулирования температурного режима в хранилищах цветочной продукции применяют дилатометрические и биметаллические датчики температуры; Эти датчики-реле выполняют роль управляющих элементов в различных системах автоматики или сигнализации (Беляев, 1985). Чувствительный элемент дилатометрических термодатчиков состоит из трубки, выполненной из металла с большим коэффициентом температурного линейного расширения (латунь, алюминий и др.), и находящегося внутри трубки металлического стержня с малым коэффициентом температурного расширения (например, из инвара). Трубку прибора полностью погружают в контролируемую среду. При изменении температуры среды изменяется длина трубки; связанный с ней стержень перемещается, в результате чего замыкаются (размыкаются) контакты или перемещается чувствительный элемент преобразователя (рис.39, а).

Рис.39. Дилатометрический (а), биметаллический (б) преобразователи температуры и термоэлектрический термометр (в):

1 – трубка из материала с большим коэффициентом температурного расширения; 2 – стержень из металла с малым коэффициентом температурного расширения; 3, 4 – полоски металлов с разными коэффициентами температурного расширения; 5 – держатель подвижного контакта.

В качестве чувствительного элемента в биметаллических преобразователях используется пластинка или спираль, состоящая из двух сваренных по всей длине металлических пластин с разными коэффициентами температурного линейного расширения (например, из меди и инвара). При изменении температуры среды биметаллическая пластинка (спираль) изгибается, перемещая чувствительный элемент преобразователя или переключая контакты (рис. 39, б).

Различают термодатчики двухпозиционные типа ДТКБ (биметаллические) и типа ТУДЭ (дилатометрические), а также трехпозиционные типа ТБ-ЭЗК (биметаллические). Датчики-реле температуры камерные биметаллические трехпозиционные типа ТБ-ЭЗК применяют для автоматизации санитарно-технических устройств, систем вентиляции и кондиционирования, а также технологических процессов, связанных с поддержанием необходимой температуры воздуха в помещении.

Используют также термоэлектрические термометры. Действие их (первичных измерительных преобразователей) основано на использовании термоэлектрических явлений, возникающих в твердых телах в результате взаимодействия термоградиентных и электрических процессов. Так, в замкнутой цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных проводников, спаи которых поддерживают при разных температурах, возникают термоэлектродвижущие силы. Термопары обычно состоят из двух специально подобранных про волок (рис.39, в), одни из которых спаяны, другие подключены к индикатору (чувствительному вольтметру). При нагревании спаянного конца образуется термоэлектродвижущая сила, пропорциональная разности температур между спаем и свободными концами.

Для измерений, проводимых при хранении цветов пригоден серийно выпускаемый термоэлектрический термометр ТХА-0515, рабочий диапазон которого начинается с –50°С. Прибор виброустойчив, постоянная времени, которой характеризуется тепловая инерция, составляет 10-40 с.

Другой широко распространенный датчик температур – термометр сопротивления, используемый для измерения температуры газообразных и жидких сред. Такие термометры часто применяют при измерении температуры воздуха в кондиционируемых помещениях.

Выпускаются стандартные и нестандартные термометры сопротивления с применением платиновой (ТСП) или медной (ТСМ) проволоки. Платиновыми термометрами сопротивления измеряют температуры в диапазоне от –260 до 1100°С, медными от –50 до 180°С. Металлический терморезистор изготовляется из тонкой проволоки, намотанной на электроизоляционный каркас, и закрывается защитным кожухом. Терморезистор медными выводами соединяют с электроизмерительным прибором и источником постоянного или переменного тока (Беляев, 1985). Чувствительный элемент медных термопреобразователей представляет собой бескаркасную безындукционную катушку (обмотку) из изолированной медной проволоки, покрытой фторопластовой пленкой. Для обеспечения механической и виброударной прочности катушка помещена в тонкостенную металлическую гильзу и засыпана ингибиторным керамическим порошком.

В хранилищах с цветочной продукцией можно применять термометры типа ТСМ-6114 с рабочим диапазоном от –50 до 100°С, отличающиеся надежностью и долговечностью.

Сейчас распространены полупроводниковые терморезисторы с большим температурным коэффициентом электрического сопротивления (ТКС). Изменение величины электрического сопротивления терморезистора может быть вызвано изменением температуры окружающей среды; нагревом терморезистора электрическим током; одновременным воздействием обоих предыдущих факторов; изменением величины тока, протекающего по специальной подогревной обмотке, расположенной вблизи терморезистора, но электрически изолированной от него. Полупроводниковые терморезисторы сделаны из медно-марганцовых или кобальто-марганцовых полупроводниковых порошков со специальными добавками. Это позволяет изготавливать резисторы почти с любой величиной номинального сопротивления в пределах от 1 до 10 Ом. Для измерения температуры воздуха в хранилищах вполне пригодны терморезисторы типа СТ 1-2 с сопротивлением около 100 Ом. Температурный диапазон измерений такого терморезистора от –40 до 85°С.

· Анализ газового состава атмосферы хранилища

Если цветочная продукция заложена на хранение в камеру с РГС, где устанавливается заданный газовый режим, то контроль газовых компонентов ведется автоматически системой соответствующей обратной связи.

В случае хранения в МГС на протяжении всего периода хранения цветочной продукции в пленочном контейнере с газообменным устройством должна быть стабильная температура в камере, чтобы суточные колебания ее не превышали 2°С, а перепады за несколько месяцев хранения – не превышали 10°С. Температура воздуха при хранении продукции должна быть постоянной, без резких колебаний. Режимы хранения в МГС поддерживают в пределах, предусмотренных технологией.

Для анализа газовых проб, отбираемых из упаковок с продукцией, целесообразно применять переносные газоанализаторы типа ГХП-3М и ВТИ-2. Возможно применение других типов газоанализаторов с аналогичными измерительными характеристиками.

Газоанализатор ГХП-3М предназначен для определения процентного содержания в газовой смеси отдельных компонентов: О2, СО2 и СО или непредельных углеводородов. Принцип действия газоанализатора основан на избирательном поглощении отдельных компонентов газов, О2, СО2, СО и др. соответствующими поглотительными растворами. Процентное содержание компонентов определяют по сокращению объема газовой смеси после поглощения одного из газов.

Отбор проб газа из упаковки проводят с помощью специального приспособления (рис.40), состоящего из пипетки Зегера (1) на 100 мл, соединенной одним концом с резиновым шлангом (2), диаметром 6 мм и длиной 1000-1200 мм. Резиновый шланг сообщается с уравнительным сосудом (4), заполненным насыщенным раствором поваренной соли. Второй конец пипетки Зегера соединяется при помощи резиновой трубочки длиной 70 – 100 мм с медицинской иглой для инъекций (3), причем хвостовая часть иглы должна быть круглой.

Рис.40. Пробоотборник газа. Обозначения в тексте

Технология отбора проб газа состоит в следующем. Заполняют уравнительный сосуд насыщенным раствором поваренной соли при закрытых кранах пипетки, устанавливают вручную пипетку ниже уравнительного сосуда. Открывают краны в пипетке и заполняют ее раствором соли до вытекания последней из иглы непрерывной струей. Затем верхний кран пипетки закрывают. При заполнении пипетки насыщенным раствором ее необходимо держать в вертикальном положении, не допуская образования пузырьков воздуха. Перед взятием пробы газа из упаковки уравнительный сосуд располагают так, чтобы он был ниже уровня места отбора пробы на длину пипетки и иглы. К месту отбора пробы газа приклеивают кусочек липкой ленты длиной 10-15 мм и плавным движением руки вводят через нее иглу в упаковку так, чтобы конец иглы не повредил черенков. Открывают краны пипетки и заполняют ее газовой средой упаковки. Затем закрывают нижний кран, а через 5-10 с – верхний, после чего снимают резиновый шланг с иглой. К поверхности пипетки прикрепляют с помощью резинового кольца или липкой ленты предварительно заготовленную бирку с указанием на ней номера ящика или контейнера, температуры камеры, даты взятия проб и вида продукции. Вынимают иглу из контейнера, очищают место прокола от капель раствора и заклеивают его липкой лентой. Далее проводят анализ состава газовой смеси по содержанию кислорода и углекислого газа на газоанализаторе или газовом хроматографе. Для более точного усредненного анализа проб газа из одной упаковки следует отобрать среду в объеме 2-3 пипеток Зегера.

Для контроля атмосферы хранилища в тех случаях, когда применяется электроаэроионизация воздуха, можно использовать универсальный счетчик аэроионов. Этот прибор прост в использовании и имеет широкие пределы измерения. Счетчик имеет самопишущий прибор и цифровой индикатор, обладает высокой эксплуатационной надежностью. Счетчик позволяет измерять до 30 предельных подвижностей аэроионов каждой из двух полярностей (отрицательной и положительной). Он имеет также до 30 диапазонов измерения по концентрациям аэроионов. Диапазон пределов измерения подвижностей аэроионов составляет от 0,00032 до 2 см2/В • с, а концентрации – от 100 до 6,4• 108 электрических зарядов на 1 см3.

Для измерения концентрации озона в аэроозонной смеси в производственных условиях при хранении цветочной продукции рекомендуется использовать диэлькометрический газоанализатор «Озон-4».

В зависимости от модификации озономер этого типа состоит из двух или трех настольных блоков, масса блока измерений 17 кг. Диапазон измерений концентрации озона составляет от 0 до 50 г/м3 при погрешности не более ±1,5 г/м3.

При обработке цветочной продукции аэроозонной смесью с целью хранения в водной среде для измерения концентрации озона в воде используют автоматический анализатор 0-201. Работа этого прибора основана на измерении хемилюминесцентного свечения, возникающего при реакции растворенного в воде озона со специальным реактивом. Анализатор позволяет автоматически измерять концентрацию озона в воде в диапазоне от 0 до 1 мг/л при высокой степени чувствительности (0,0025 мг/л).